تحسين الخلطة الأسفلتية الباردة باستخدام النفايات للطبقة الرابطة في الطرق

2020-08-19

رسالة ماجستير

اسم الباحث : سجاد بهجت أحمد

الكلية : كلية الهندسة

الاختصاص : هندسة البنى التحتية‏

سنة نشر البحث : 2017

تحميل الملف : اضغط هنا لتحميل البحث

المشاهدات: 494

     زيادة عدد السيارات في كل سنة يؤدي الى زيادة الحاجة الى الطرق. وبذلك ازدادت اطوال الطرق حول العالم. أكثر من 90 % من البنى التحتية المستخدمة للنقل هي باستخدام الخلطة الإسفلتية، وبشكل رئيسي باستخدام تقنية الخلطات الإسفلتية الحارة والباقي بواسطة الخلطات الدافئة والباردة. لكن تبقى الخلطات الاسفلتية الدافئة والباردة قيد التطوير ويحتاج الى تجارب كثيرة لاستخدامهما كبديل للخلطات الاسفلتية الحارة. الخلطات الباردة مثل الخلطات الاسفلتية المستحلبة له فوائد كثيرة تفوق الخلطات التقليدية مثل: انها صديقة للبيئة، حفظ للطاقة، اقل تكلفة وأكثر امانا اثناء الإنتاج والتنفيذ؛ لذلك ازدادت استخدامها مؤخرا. لكن من جهة أخرى خواصها مقارنة بالخلطات الحارة اقل كونها مقاومتها اقل في بداية عمرها وأكثر تأثرا بالمياه.

     حسب الدراسات السابقة اثبتت بأن الخواص الميكانيكية للخلطات المستحلبة تتأثر بعدة عوامل منها: المواد البتيومينية، المسامية، فترة الإنضاج والمضافات مثل استعمال الاسمنت البورتلاندي الاعتيادي ومستحلب اسفلتي سريع التصلب. هذا البحث حاول استعمال نفايات عضوية ومواد ذات نواتج عرضية من المعامل كمواد مالئة لتحسين الخلطات المستحلبة التقليدية من جهتي تسريع مقاومة الخلطة وديمومتها إضافة الى استعمال الاسمنت البورتلاندي؛ لذلك تم استخدام رماد سعف النخيل وخبث افران الاسمنت الناتج من معامل الاسمنت لتحسين الخواص الميكانيكية وديمومة الخلطات المستحلبة.

     تم استعمال الاسمنت البورتلاندي كبديل للمواد المالئة التقليدية – الناتجة من خلال تكسير الركام او موجودة كمواد ناعمة في الطبيعة – ثم استبدال الاسمنت بالرماد الناتج من حرق السعف او خبث افران الاسمنت بنسب مختلفة (0-100 (%. خلال الدراسة اثبتت بأن استبدال الاسمنت بنسبة 25 % الى رماد السعف يعطي – خواص ميكانيكية اقوى حتى من استعمال الاسمنت وحدها بالخلطة الاسفلتية، وحتى استبدال الاسمنت بنسبة %75 الى الرماد يعطي خواص ميكانيكية وديمومة مقبولة عندما تقارن مع غيرها من الخلطات الإسفلتية. كذلك خبث الافران ممكن استخدامها بنسبة 25 % بدلا من الاسمنت ليعطي خواص هندسية مقبولة. أيضا من الممكن استعمال مادة مالئة مكون بنسب مختلفة من الاسمنت وخبث الافران والرماد.

     النتائج المستوحاة من خلال البحث هو انتاج خلطة اسفلتية باردة جديدة، تمتلك خواص هندسية مقبولة وذات ديمومة جيدة. تمتلك مقومات كثيرة مما تجعلها تفوق ليس فقط الخلطات الحارة وانما الخلطات الاسفلتية التقليدية الباردة، منها التخلص من النفايات التي ربما تلوث البيئة مثل خبث الافران والسعف، أكثر اقتصادية وتحفظ الطاقة.

    تم اعداد موديلات إحصائية للخلطات الاسفلتية الباردة لكل الفحوصات الميكانيكية والديمومة؛ وذلك لمعرف المادة المالئة الأكثر تأثيرا للفحص وتمكين الباحثين من استخدامها مستقبلا. في الموديلات الإحصائية كانت العامل المعتمد هو الفحص المطلوب إيجاد الموديل له والعامل غير المعتمد تمثلت بنسب المواد الفلر.

Enhancement of Cold Mix Asphalt Using Local Waste Materials for Binder Layer Pavement

       Increasing world’s automobiles every year lead to increase the demand for roads; therefore, lengths of roads around the world are extending. Asphalt concrete is form more than 90% of the transportation infrastructures, with the majority of these being built using Hot Mix Asphalt (HMA) technology. Then, Warm Mix Asphalt (WMA) and Cold Mix Asphalt (CMA) technologies are appeared, as they are still under development and need more investigation before they are proven as alternatives to HMA. Cold Bituminous Emulsion Mixtures (CBEMs) offer advantages over traditional HMA due to the fact that their uses are: more environmentally friendly, cost effectiveness, save energy, safe production and easy for construction processes, therefore the use of these mixtures is increased. On the other hand, its properties may be low when compared with HMA as low earlier strength and low resistance to water damage.

      Previous studies reported that the mechanical properties of CBEMs were stated to be influenced by different issues including base bitumen grade, porosity of the mix, curing time and additives such as Ordinary Portland Cement (OPC). The current research was intended to use waste of biomass and by-product materials as a filler and/or activator principally to enhance the conventional CBEMs early age strength, and enhance durability. Therefore, Palm Leaf Ash (PLA) and Cement Kiln Dust (CKD) were selected to improve the properties of CBEMs. Within the new cold mix preparation process, the waste materials and the activating materials are chemically reacting with the traditional cold mixture components to produce new CBEMs.

      Conventional mineral filler portion in the CBEM was replaced to the biomass waste or by-product materials, with percentages ranging from 0-100%. PLA has been proven as a material for improving the mechanical properties of the CBEMs as replacement 25% of OPC by PLA, even over. Also, replacement 75% of OPC by PLA has been proven as acceptable mechanical and durability properties when compared with other mixtures. In addition, CKD can be used as a filler by replacing 25% of OPC to gain acceptable mechanical and durability properties of the CBEMs. Additionally, collective fillers by incorporate CKD and PLA together with OPC were accessed attempt to replacement a valuable percentage of OPC by waste and by-product materials.